Применение ускоренных методов расчета расходов воды (стр. 5 из 6)
Сбрасывание поплавков производится с самолета с помощью специального устройства — механического сбрасывателя. Поплавки размещаются по периметру сбрасывателя в специальных ячейках.
Аэрофотосъемка поплавков выполняется в два захода самолета по линии гидроствора (рис. 5). Если позволяет ширина реки и метеорологические условия (облачность, видимость), съемка производится с захватом всей ширины реки одним аэроснимком. При этом, однако, масштаб аэрофотосъемки не должен быть менее 1:15000, так как в противном случае дешифрирование изображения ураниновых поплавков становится ненадежным.
Рис.5. Схема заходов самолета на сброс и аэрофотосъемку поплавков.
1 – маршрут полета самолета, 2 – линия положения поплавков в момент сброса, 3 – линия положения поплавков в моменты аэрофотосъемок, 4 – траектории поплавков, 5 – направление течения.
Высота аэрофотосъемки рассчитывается в этом случае по формуле
где В — ширина реки; fk — фокусное расстояние аэрофотоаппарата; lк — размер кадра.
Съемка как первого, так и второго положения поплавков выполняется маршрутом максимально перекрывающихся аэроснимков (с минимальным интервалом tмин между съемками).
Фактическое время аэрофотосъемок фиксируется путем фотосъемки вмонтированных в фотоаппарат часов. Авиаизмерения скоростей сопровождаются наблюдениями за скоростью и направлением ветра на наземных пунктах или сбросом специальных ветровых поплавков.
Обработка данных авиаизмерения начинается с дешифрирования изображения поплавков на негативах, и переноса их на планшет, на котором строится план участка гидроствора в заданном масштабе.
Рассмотрим порядок обработки траектории поплавков (рис. 6 а).
Рис 6. К определению скорости перемещения поплавка.
а – векторная схема на фотоплане, б – составляющие результирующей скорости перемещения поплавка.
1. Соединив точки, соответствующие изображению первого и второго положения поплавка, получают его траекторию в масштабе планшета Si и намечают ее центр Сi.
2. Измеряют проекцию
- траектории Si- на перпендикуляр к гидроствору.3. Проектируют центр траектории Сi на линию гидроствора и измеряют расстояние между точкой Сi - и постоянным началом (берегом) bi. Точке
приписывается скорость течения, измеренная г-м поплавком (скоростная вертикаль).4. Вычисляют натурные значения проекции траектории поплавка
и расстояния bi. Для этого значения и bi, измеренные на планшете, умножают на знаменатель численного масштаба планшета Мп.5. Разделив длину проекции траектории поплавка 5, на время между аэрофотосъемками (t2 — t1), получают проекцию скорости движения i-го поплавка uni.
6. Наконец, осуществляется переход к проекции поверхностной скорости течения и
с учетом поправки на торможение поплавка от обтекания воздушным потоком (это торможение наблюдается даже при штиле) 
где ω — скорость потока воздуха на высоте 1 м от поверхности воды; γ — угол, составленный вектором ω и направлением движения поплавка ох (рис. 6 б).
Величина ε называется коэффициентом ветрового дрейфа поплавка и характеризуется постоянством значения для поплавков одного типа. Так, для речного уранинового поплавка ε = 0,013; для льдин размером до 2x2 м и толщиной 0,2 м ε = 0,017; для льдин такого же размера, но толщиной 0,6 м ε = 0,009.
Данные о проекциях поверхностных скоростей течения и расстояниях от постоянного начала до центров траекторий поплавков переносятся в соответствующие графы «Книжки для записи измерения расхода воды» КГ-7М(н), где и подсчитывается фиктивный расход воды. Переход от фиктивного расхода к действительному осуществляется по формуле Q = КОф с определением коэффициента К на основе зависимости (4.12) или по результатам предварительных наземных определений.
Если наблюдения производились при скорости ветра до 6 м/с, необходимо рассчитать поправки к коэффициенту К. В первом приближении они устанавливаются по данным специальных наблюдений, выполненных Г. А. Любимовым и Т. И. Соколовой (ГГИ):
(10)где
— проекция относительной скорости ветра на динамическую ось потока; определяется по соотношениям:для составляющей скорости ветра, направленной против течения:
соответственно по течению
где α — острый угол, составленный направлением ветра и динамической осью потока. Все значения осредняются по ширине потока, что отмечено чертой сверху. Таким образом, при верховом ветре поправки имеют знак минус, для противоположного направления получают положительное значение.
Формула (10) предназначена к применению на больших и средних равнинных реках.
Нельзя не отметить существенный недостаток аэрофотометода определения расходов воды — невозможность его вычисления в процессе измерения, так как требуется длительная лабораторная обработка пленки для получения фотоплана. В последнее время в Советском Союзе успешно испытан аэровидеометод, при котором изображение траекторий поплавков фиксируются (с необходимой задержкой) на экране монитора, установленного вместо фотоаппарата, что позволяет получить расход воды немедленно после измерения скоростей течения.
4. Обработка расхода с применением интерполяционно-гидравлической модели
Для применения интерполяционно-гидравлической модели, нам необходим расход измеренный детальным способом. Берем расход р. Тургай за 19 мая 1964 года, и обрабатываем книжку КГ-3 Количество промерных вертикалей 23, скоростных 7. Считаем соответственно площадь, скорость и расход для данных промеров. Получили расход Q= 17,46м31с.
Теперь к данным измерениям можно применить интерполяционно-гидравлическую модель, для этого составим таблицу 1.
Таблица 1 - Определение гидравлического коэффициента и составляющих средних скоростей на вертикалях
| № скоростной вертикали | Рабочая Глубина, м hi | Средняя Скорость, м/с Vi | hi 2/3 |  | V  = a0hi2/3 | ∆Vi= Vi- V |
| 1 | 1.69 | 0.48 | 1.42 | 0.34 | 0,41 | 0,07 |
| 2 | 1.76 | 0.54 | 1.46 | 0.37 | 0,42 | 0,12 |
| 3 | 2.02 | 0.63 | 1.60 | 0.39 | 0,46 | 0,17 |
| 4 | 2.67 | 0.58 | 1.93 | 0.30 | 0,56 | 0,02 |
| 5 | 2.64 | 0.55 | 1.92 | 0.29 | 0,56 | -0,01 |
| 6 | 2.70 | 0.55 | 1.94 | 0.28 | 0,56 | -0,01 |
| 7 | 1.98 | 0.15 | 1.58 | 0.09 | 0,46 | -0,31 |
 | 2.06 |
В данной таблице параметр а считаем по формуле
, (1) 
, (2)где N - количество скоростных вертикалей,
ао= 2,06/7=0,29
Для вычисления расхода приводится таблица 2.
Таблица 2.Вычисление расхода воды на четырнадцати скоростных вертикалях
| № скорости вертикали | Площадь отсекаFs | Ширина отсекаbs | Средняя глубинаhs | hs2/3 | Vs= a0hs2/3 | ∆Vs= 0.5(Vi+ Vj) | Vs=   s + ∆Vs | Qs=Vs*fs |
| 0.7 | ||||||||
| 1 | 3.44 | 7.0 | 1.69 | 1.42 | 0,41 | 0,07 | 0.48 | 1.65 |
| 2 | 3.81 | 2.0 | 1.76 | 1.46 | 0,42 | 0,12 | 0.54 | 2.05 |
| 3 | 4.8 | 2.0 | 2.02 | 1.60 | 0,46 | 0,17 | 0.63 | 3,02 |
| 4 | 5.23 | 2.0 | 2.67 | 1.93 | 0,56 | 0,02 | 0.58 | 3,13 |
| 5 | 5.33 | 2.0 | 2.64 | 1.92 | 0,56 | -0,01 | 0.55 | 2,93 |
| 6 | 4.6 | 2.0 | 2.70 | 1.94 | 0,56 | -0,01 | 0.55 | 2,63 |
| 7 | 6.25 | 2.0 | 1.98 | 1.58 | 0,46 | -0,31 | 0.25 | 1,56 |
| 0.7 |
Примечание: при вычислении ∆Vs в краевых отсеках вместо весового коэффициента К=0,5 применяется коэффициент К=0,7.
В итоге после расчета получили расход Q=16,97 м3/с. Отклонение полученного значения от расхода воды, вычисленного основным способом, составляет всего 2,8%. Сократим количество вертикалей до 3 и посчитаем для них расход. Для этого нам понадобится таблица 3.